【正文】 大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。 精密、高效的多 工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前， 50 個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級(jí)進(jìn)模山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá) 2~5 微米，進(jìn)距精度 2~3 微米，總壽命達(dá) 1 億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。 研究?jī)?nèi)容、研究目的 及意義 研究?jī)?nèi)容 基于 Pro/E 的轉(zhuǎn)臂件沖壓模具設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)臂件的沖壓模具，設(shè)計(jì)工件如圖 11 所示： 圖 11 轉(zhuǎn)臂件 研究目的與基本要求 （ 1）目的 ①用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一項(xiàng)沖壓模具設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力。 ②擴(kuò)充沖模設(shè)計(jì)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。 ③掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。如計(jì)算，繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 （ 2）基本要求 ①達(dá)到課題研究的目的所提 的要求。 ②以生產(chǎn)者的身份來設(shè)計(jì)模具，為求所設(shè)計(jì)模具適合在所在設(shè)備條件下生產(chǎn)，即要綜合生產(chǎn)實(shí)際，又要滿足生產(chǎn)要求，更要提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益 。 研究的意義 沖壓成型在整個(gè)制造業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位 。 模具制造是整個(gè)沖壓成型鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一 。 其追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率 、 縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本 、 最大限度提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 工藝方案分析及確定 ： Q235 鋼 ： 4 萬件 /年 ［ 13］ ： 該沖裁件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序 ,可采用的沖裁方案有單工序沖裁 ,復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種 .零件屬于中批量生產(chǎn) ,因此采用單工序須要模具數(shù)量較多 ,生產(chǎn)率低 ,所用費(fèi)用也高 ,不合理 。若采用復(fù)合沖 ,可以得出沖件的精度和平直度較好 ,生產(chǎn)率較高 ,但因零件的孔邊距太小 ,模具強(qiáng)度不能保證 。用用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí) ,生產(chǎn)率高 ,操作方便 ,通過合理設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問題 ,根據(jù)以上分析 ,該零件采用級(jí)進(jìn)沖裁工藝方案 . ［ 9］ 該制品主要由中間的孔和折彎特征組成，為提高生產(chǎn)效 率，現(xiàn)將其設(shè)計(jì)在級(jí)進(jìn)模中一道工序直接完成。根據(jù)零件的形狀分析得出成型步驟：沖出兩個(gè)小孔和工藝孔→ 沖出折彎部分的讓位孔→ 沖出中間的大孔→ 將制品兩端折彎→將制品落料。由此得到該制品的級(jí)進(jìn)模具裝配圖。 ［ 40］ 第三章 工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 沖壓力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。則沖裁力可按下式計(jì)算： F=Aτ 式中： A 為剪切斷面面積， τ為板料的抗剪強(qiáng)度。 考慮到刃口的磨損、間隙的波 動(dòng)、材料力學(xué)性能的變化、板料厚度的偏差等因素的影響，可取安全系數(shù)為 ，于是在生產(chǎn)中沖裁力便可按下式計(jì)算： F= 式中 ： L —— 沖裁輪廓的總長(zhǎng)度 (mm)。 T—— 板料厚度 (mm)。 τ—— 板料的抗剪強(qiáng)度 (MPa)。 ［ 4］ 經(jīng)查資料取 τ=350 ］［ 1MPa ， 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，得 沖裁力為： 落料 F=350= 沖孔 F1=350= KN 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 卸料力、推件力的計(jì)算 由于影響卸料力、推件力的因素很多，無法準(zhǔn)確計(jì)算。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： FQ1=K1F (N) FQ2=K2nF (N) 式中： FQ FQ2—— 分別為卸料力、推件力 ； K1 、 K2—— 分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)，其值見表 31 n—— 同時(shí)卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料數(shù)， F—— 沖裁力（ N），按式計(jì)算 : ［ 5］ 查表 得 K1= K2=。代入公式得： 卸料力 FQ1=K1F== 推件力 FQ2=K2nF=21 = 表 31 卸料力、推件力系數(shù)表 ［ 6］ 表 圖 表 總沖裁力的計(jì)算 根據(jù)工件的要求已及對(duì)模具的要求，故選總沖壓力為 ： F 總 =+++= 壓力中心的計(jì)算 該零件是對(duì)稱的，所以壓力中心在該零件的幾何中心。 ［ 17］ 第四章 沖壓模具的設(shè)計(jì) 加載參照和準(zhǔn)備工件 啟動(dòng) por/e 后，設(shè)好工作目錄。打開源文件。 執(zhí)行菜單欄中的“ — 工件 — 創(chuàng)建工件參照 — 通過繼承”命令， 此時(shí)在程序窗口下方將彈出一個(gè)文本框，輸入“ 13REF”單擊確定 .如圖 41 所示 材料種類 板料厚度 /mm K1 K2 鋼 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 41 制品零件圖 1 執(zhí)行“ — 工件 — 材料屬性”命令，此時(shí)彈出如圖 42 所示對(duì)話框，將工件的材料設(shè)置為“ steel” ，將折彎表設(shè)置為” table3” ，然后確定。 2 執(zhí)行“ — 工件 — 自動(dòng)展平”命令，然后在工件上選取上部分平面作為驅(qū)動(dòng)面，程序?qū)⒆詣?dòng)將折彎部分展平，如圖 43 所示。 3 執(zhí)行“ — 工件 — 準(zhǔn)備工件”命令，在工件上選取還和剛才相同的曲面作為驅(qū)動(dòng)平面，選取坐標(biāo)系用 于裝配定位。工作準(zhǔn)備完成。 4 執(zhí)行“ — 工件 — 填充鈑金件”命令，程序自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)部填充。 圖 42 設(shè)置材料屬性 圖 43 自動(dòng)展平工件 條帶設(shè)計(jì) 導(dǎo)入工件 在 PDX 工具欄中單擊“ Edit strip” 按鈕。彈出對(duì)話框，在菜單欄中單擊“插入— 工件”命令，打開“選擇模型”對(duì)話框，選擇“ 13REF”然后確定。 調(diào)整工件位置 導(dǎo)入工件后，在預(yù)覽圖形中選中工件單擊右鍵，單擊“位置”命令，在其中的 Z方 向的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椤?90”，單擊確定。 在“條帶向?qū)А睂?duì)話框中“螺距”為 80，“寬度 Y”為 130，“項(xiàng)目縮寫”為“ zbtd” 輸入完成后在“視圖”菜單中單擊“重新調(diào)整”命令。 設(shè)置沖壓參照區(qū)域 在菜單欄中單擊“插入 — 沖壓參照零件”命令，然后在預(yù)覽圖形的第二個(gè)工件上單擊，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)矩形區(qū)域。如圖 44 所示。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 在矩形區(qū)域上單擊右鍵，單擊屬性，如圖 45 所示，輸入數(shù)據(jù)。 圖 44 擴(kuò)大參照區(qū)域 圖 45 設(shè)置參照區(qū)域?qū)傩? 選擇剛才創(chuàng) 建的沖壓參照區(qū)域，然后在菜單欄中單擊“編輯 — 復(fù)制”命令，然后單擊“編輯 — 粘貼”命令，在淡出的對(duì)話框中單擊“插入相同件”按鈕。復(fù)制出一個(gè)沖壓參照區(qū)域。如圖 46 所示，輸入數(shù)據(jù)。 圖 46 設(shè)置沖壓參照區(qū)域?qū)傩? 使用同樣的方法，在第三個(gè)工件上設(shè)置沖壓參照區(qū)域，其屬性設(shè)置如圖 47 所示 圖 47 設(shè)置參照區(qū)域?qū)傩? 在“條帶向?qū)А睂?duì)話框中單擊確定，程序隨即創(chuàng)建出條帶，如圖 48 所示。 圖 48 生成的條帶 加載工位 在 PDX 工具欄中單擊“ Create piercc station” 按鈕，然后按住 Ctrl 鍵在條帶上依次選取第一工位上的兩個(gè)小孔和第三工位上的大孔作為沖孔對(duì)象，然后確定。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在 PDX 工具欄中單擊“ Create bend station” 按鈕，然后按住 Ctrl 鍵在條帶上第四工位處選擇兩個(gè)彎曲部分。單擊確定。 在模型中將 STRIPPRLPRT 隱藏起來，使用基準(zhǔn)點(diǎn)工具，在第一工位的三 個(gè)孔的中心位置分別創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖 49 所示。 圖 49 建立基準(zhǔn)點(diǎn) 板材和工作元件的設(shè)計(jì) 新建項(xiàng)目 在 PDX 工具欄中單擊“ Create project” 按鈕，在彈出的對(duì)話框中輸入項(xiàng)目名稱為“ zbmold” |項(xiàng)目縮寫為“ zb”，在輸入其他信息，單擊確定。如圖 410 所示。 圖 410 創(chuàng)建新項(xiàng)目 加載模具板材 執(zhí)行“ — 模具組 — 定義板”命令，在彈出的“板向?qū)А睂?duì)話框中將“工具高度”修改為 350，將“條帶進(jìn)給高度”修改為 120. 在 “ 板向?qū)А睂?duì)話框中的“板”選項(xiàng)卡中單擊“ Top Plate” 按鈕，在屬性對(duì)話框中輸入厚度為 45，長(zhǎng)度為 600，寬度為 300，材料選擇為“ steel” ，然后確定。完成基本尺寸的設(shè)置。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 411 設(shè)置上模座板屬性 回到“板向?qū)А睂?duì)話框，在“右視圖”區(qū)域中單擊一下，程序?qū)@示出設(shè)置的板材，如圖 412 所示。 圖 412 添加板材 用鼠標(biāo)右擊板材，將彈出其對(duì)應(yīng)的“屬性”對(duì)話框，在其中輸入 Z 方向的偏移值為 240，材料為“ steel” .然后確定。 圖 413 設(shè)置板材屬 性 2 設(shè)置上模墊板 在“板”選項(xiàng)卡中單擊“ Stamp pressure plate” 按鈕，然后在彈出的“屬性”對(duì)話框中設(shè)置厚度為 25，長(zhǎng)度為 500，寬度為 250，選擇材料為“ steel” ,單擊確定。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 返回到“板向?qū)А睂?duì)話框，在“右視圖”區(qū)域中單擊，程序?qū)@示設(shè)置的板材。將其拖到與上模座板靠齊。即完成該板材的設(shè)置。 圖 414 放置上模墊板 3 設(shè)置其他板材。 使用同樣的方法來添加其他的板材，在“板”選項(xiàng)卡中單擊的按鈕及其屬性設(shè)置如下。 上模座板， Top Plate,尺寸 ：長(zhǎng)度為 600，寬度為 300，厚度為 45. 上模墊板， Stamp pressure plate,尺寸：長(zhǎng)度為 500，寬度為 250，厚度為 25. 凸模固定板， Head plate,尺寸：長(zhǎng)度為 500，寬度為 40. 卸料板， Stamp guide plate,尺寸：長(zhǎng)度為 500，寬度為 250，厚度 15. 凹模板， Cut plate，尺寸：長(zhǎng)度為 500，寬度為 250，厚度為 32. 下模墊板， Pillar guide plate,尺寸：長(zhǎng)度為 500，寬度為 250，厚度為 25. 下模座板， Base plate,尺寸：長(zhǎng)度為 600，寬度為 300，厚度為 50. 板材設(shè)置完如圖所示。 圖 415 板材設(shè)置結(jié)果 在“板向?qū)А睂?duì)話框中切換至“條帶”選項(xiàng)卡，在列表框中選擇選項(xiàng)，在單擊下方的“指定鋼帶”按鈕，在彈出的“選擇模型”對(duì)話框中選取剛才創(chuàng)建的條帶，然后確定。將其添加入板材中。將“條帶”選項(xiàng)卡中 X 方向的位置設(shè)為“ 160”，然后單擊“更改”按鈕。將條帶調(diào)整到板材中間。 圖 416 添加條帶 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 417 完成板向?qū)? 此時(shí)，板材和條帶已經(jīng)添加完成，在“板向?qū)А睂?duì)話框中單擊確定。如 圖 418 所示。 圖 418 創(chuàng)建出的板材 設(shè)計(jì)沖孔工位 創(chuàng)建沖工藝孔組件 執(zhí)行“ — 元件引擎 — 新建 — 沖孔沖壓”命令，在彈出的對(duì)話框中選擇項(xiàng)目為“ Round cut stamps”，然后選擇供應(yīng)商為“ Strack” 的“ Stamp unit round”類型元件，此時(shí)將彈出一個(gè)操作對(duì)話框，單擊其中的“（ 1） PLACE